Многоэтажные здания

Прогрессивный строительный материал  стали, их особенности и применение в каркасах многоэтажных зданий

Прогрессивный строительный материал   стали, их особенности и применение в каркасах многоэтажных зданий

Современные стали являются отличным строительным материалом для создания любых зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения. Одним из главных достоинств современных стальных конструкций является их высокая надежность в эксплуатации. Особенно это проявляется в конструкциях, работающих в тяжелых условиях, например в многоэтажных, высотных зданиях и сооружениях.

Надежность при эксплуатации объясняется в первую очередь двумя причинами: высокой однородностью, пластичностью и вязкостью малоуглеродистых низко- и микролегированных сталей и возможностью обеспечения надежного контроля при их изготовлении на заводах металлоконструкций. Так, высокая пластичность стали позволяет претерпевать значительные остаточные деформации перед разрушением, не образовывая трещины, а вязкость обладает свойством поглощать механическую энергию в пластически деформируемых объемах.

Малоуглеродистая сталь при нормальной температуре представляет собой твердый раствор в виде кристаллического тела, состоящего из двух основных компонентов: мягкого феррита и твердого перлита. Последний является смесью феррита и карбида железа (цементита). Указанный твердый раствор состоит из кристаллов одного вида, расположенных в хаотическом порядке. При этом перлит преимущественно располагается по границам ферритных зерен. При увеличении числа перлитных колоний сталь становится более прочной, но менее пластичной.

В промышленности и строительстве широко распространены сплавы же а с углеродом, т.е. сталь и чугун. Чистое железо представляет собой металл Сребристого цвета с температурой плавления 1539°С. Железо известно в двух полиморфных модификациях а и у. Это видно из кривых охлаждения и нагрева железа. На этих кривых критические точки превращений железа обозначаются буквой А, при нагреве приписывается индекс с» при охлаждении — буква „г». Цифры 2, 3, 4 служат для отличия аллотропических превращений.

При температурах ниже 768°С железо магнитно и имеет кристаллическую решетку объемно-центрированного куба. Эту модификацию называют а железо. В точке Ас2 оно переходит в немагнитную модификацию з-железо, которое также называют немагнитным а железом. В точке Ас3 при температуре 910°С р железо переходит в у железо с кристаллической решеткой гранецентрированного куба. При охлаждении происходят те же переходы, только в обратном порядке. Из перечисленных превращений наибольшее практическое значение имеют превращения в точке А3. Свойства у-железа используются при термической и химико-термической обработке.

Диаграмма железо — углерод, иллюстрирующая этапы превращения стали. Так, выше линии ACD сплавы находятся в жидком состоянии (Ж). По линии АС из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы твердого раствора углерода в у-железе, называемого ау-стенитом (А) (по имени У. Робертса Аустена  английского металлурга).

Следовательно, в области АСЕ будет находиться смесь двух фаз — жидкого раствора (Ж) и аустенита (А). По линии CD из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы цементита (Ц); в области диаграммы

CFD находится смесь двух фаз жидкого раствора (Ж) и цементита (Ц). g точке С при содержании 4,3% углерода и температуре 1130°С происходит кристаллизация аустенита и цементита с образованием тонкой смеси  эвтектики  (ледебурит, по имени А. Ледебура  немецкого металлурга). Эти сплавы относятся к группе чугунов. Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,14%). Эти сплавы относятся к группе сталей (аустенит). В точке g при содержании 0,8% углерода и температуре 723°С весь аустенит распадается и образуется тонкая смесь феррита и цементита — эвтектоида, который называется перлитом.

По линии PSK происходит распад всего аустенита и образуется перлит. Линия PSK называется линией перлитного превращения.

Сталь обладает чрезвычайно высокими прочностными свойствами, во много раз превышающими указанные свойства других строительных материалов, хорошо работает в любых направлениях  на растяжение, сжатие и изгиб, технологически легко обрабатывается, проста в транспортировке и монтаже из нее конструкций, не требует никаких „мокрых» процессов.

Высокие механические свойства стали в большой степени зависят от ее химического состава и от технологии процессов металлургического производства, влияющих на структуру стали. К числу современных: передовых технологий при изготовлении сталей следует отнести контролируемую прокатку, контролируемую прокатку с ускоренным охлаждением, различные виды термообработки и др.

В строительстве используются в основном малоуглеродистые стали обычного качества и низколегированные повышенной и высокой прочности. Углеродистая сталь в зависимости от содержания углерода разделяется на три вида

— малоуглеродистая сталь обычного качества с 0,09…0,20% углерода, в основном применяется в строительстве;

— среднеуглеродистая сталь с 0,25…0,5% углерода — используется в машиностроении;

— высокоуглеродистая сталь с 0,6… 1,2% углерода — применяется в качестве инструментальной.

Комментарии запрещены.